Voorbeeld probleem kookpuntverhoging

Bereken de temperatuur van de kookpuntverhoging

De kookpunttemperatuur kan worden verhoogd door een opgeloste stof aan het water toe te voegen. David Murray en Jules Selmes / Getty Images

Dit voorbeeldprobleem laat zien hoe u de kookpuntverhoging kunt berekenen die wordt veroorzaakt door zout aan water toe te voegen. Wanneer zout aan water wordt toegevoegd, scheidt het natriumchloride zich in natriumionen en chloride-ionen. Het uitgangspunt van kookpuntverhoging is dat de toegevoegde deeltjes de temperatuur verhogen die nodig is om water tot het kookpunt te brengen. De extra deeltjes interfereren met de interacties tussen oplosmiddelmoleculen (in dit geval water).

Kookpuntverhogingsprobleem

31,65 g natriumchloride wordt toegevoegd aan 220,0 ml water bij 34°C. Welke invloed heeft dit op het kookpunt van het water?

Aannemen het natriumchloride dissocieert volledig in het water.

Gegeven :
dichtheid van water bij 35 °C = 0,994 g/mL
K_bwater = 0,51 °C kg/mol

Oplossing

Gebruik de vergelijking om de temperatuurverandering van een oplosmiddel door een opgeloste stof te vinden:
ΔT = iK_bm
waar:
ΔT = Verandering in temperatuur in °C
i = van't Hoff-factor
K_b = molal kookpunt verhoging constant in °C kg/mol
m = molaliteit van de opgeloste stof in mol opgeloste stof/kg oplosmiddel

Stap 1. Bereken de molaliteit van de NaCl

molaliteit (m) van NaCl = mol NaCl/kg water

Van de periodiek systeem :

atoom massa Dat = 22,99
atoommassa Cl = 35,45
mol NaCl = 31,65 g x 1 mol/(22,99 + 35,45)
mol NaCl = 31,65 g x 1 mol/58,44 g
mol NaCl = 0,542 mol
kg water = dichtheid x volume
kg water = 0,994 g/ml x 220 ml x 1 kg/1000 g
kg water = 0,219 kg
m_NaCl= mol NaCl/kg water
m_NaCl= 0,542 mol/0,219 kg
m_NaCl= 2,477 mol/kg

Stap 2. Bepaal de Van 't Hoff Factor

De van't Hoff-factor, 'i', is een constante die verband houdt met de hoeveelheid dissociatie van de opgeloste stof in het oplosmiddel. Voor stoffen die niet dissociëren in water, zoals suiker, i = 1. Voor opgeloste stoffen die volledig dissociëren in twee ionen , i = 2. Voor dit voorbeeld dissocieert NaCl volledig in de twee ionen, Na⁺en Cl^-. Daarom, hier, i = 2.

Stap 3. Zoek ΔT

ΔT = iK_bm
ΔT = 2 x 0,51 °C kg/mol x 2,477 mol/kg
ΔT = 2,53 °C

Antwoorden

Door 31,65 g NaCl toe te voegen aan 220,0 ml water, stijgt het kookpunt met 2,53 °C.

Kookpuntverhoging is een colligatieve eigenschap van materie. Dat wil zeggen, het hangt af van het aantal deeltjes in een oplossing en niet van hun chemische identiteit. Een andere belangrijke colligatieve eigenschap is: vriespunt depressie.